BE1027066B1 - Système et procédé de production automatique de nanomatériau de carbone - Google Patents

Abstract

La présente invention divulgue un système et un procédé de production automatique d'un nanomatériau de carbone. Le système comprend un pulvérisateur, un dispositif primaire, un compartiment de transition, un compartiment de purification, un compartiment de remplacement, un tuyau de distribution primaire, un compartiment de stockage, un tuyau de distribution secondaire, un système de compression vertical, et une machine de conditionnement de bloc. La présente invention réalise une intégration, une automatisation et une continuité de la production, de la décharge et du conditionnement automatiques du nanomatériau de carbone.

Description

Système et procédé de production automatique de nanomatériau de carbone Domaine de l’invention La présente invention est relative au domaine de la synthèse des nanomatériaux, et en particulier à un système et un procédé de production automatique d'un nanomatériau de carbone.

Etat de la technigue En raison d'une structure tubulaire unidimensionnelle unique, les nanotubes de carbone présentent une excellente conductivité électrique et une excellente conductivité thermique, ainsi qu'une performance mécanique extrêmement élevée. Lorsqu'ils sont appliqués dans le domaine des batteries lithium ion, les nanotubes de carbone peuvent améliorer grandement la capacité de débit et la performance de cycle des batteries lithium ion. Dans des matériaux composites, les nanotubes de carbone peuvent être utilisés comme un matériau composite de renforcement antistatique thermiquement et électriquement conducteur, et présentent de prometteuses perspectives d'application et de marché. Dans la préparation conventionnelle actuelle des nanomatériaux de carbone, il est difficile de réaliser une intégration, une automatisation et une continuité de la production, de la décharge et du conditionnement, ce qui nuit considérablement à l'efficacité de la préparation des nanomatériaux de carbone.

Résumé de l’invention Un objectif de la présente invention consiste à fournir un système et un procédé de production automatique d'un nanomatériau de carbone, qui est capable de réaliser une intégration, une automatisation et une continuité de la production,

de la décharge et du conditionnement du nanomatériau de carbone.

Pour réaliser l'objectif ci-dessus, la présente invention propose les solutions techniques suivantes.

Un système de production automatique d'un nanomatériau de carbone comprend un pulvérisateur, un dispositif primaire, un compartiment de transition,

un compartiment de purification, un compartiment de remplacement, un tuyau de distribution primaire, un compartiment de stockage, un tuyau de distribution secondaire et un sous-système de conditionnement, dans lequel une extrémité de sortie du pulvérisateur est connectée à un port d'alimentation au sommet dudispositif primaire, un port de décharge au pied du dispositif primaire est connecté à un port d'alimentation au sommet du compartiment de transition, un port de décharge au pied du compartiment de transition est connecté à un port d'alimentation du compartiment de purification, un port de décharge du compartiment de purification est connecté à un port d'alimentation ducompartiment de remplacement, un port de décharge du compartiment de remplacement est connecté à une première extrémité du tuyau de distribution primaire, l'autre extrémité du tuyau de distribution primaire est connectée à un port d'alimentation du compartiment de stockage, un port de décharge du compartiment de stockage est connecté à première une extrémité du tuyau dedistribution secondaire, et l'autre extrémité du tuyau de distribution secondaire est connectée à un port d'alimentation du sous-système de conditionnement; et un matériau brut du nanomatériau de carbone et un catalyseur entrent dans le dispositif primaire à travers le pulvérisateur afin de préparer le nanomatériau de carbone; le compartiment de purification est pourvu d'un port de soufflage degaz à haute pression, un gaz inerte entre dans le compartiment de purification à travers le port de soufflage de gaz à haute pression, et souffle le nanomatériau de carbone présent dans le compartiment de purification dans le compartimentde remplacement; et dans le compartiment de remplacement, un gaz porté par le nanomatériau de carbone est remplacé par le gaz inerte.

Optionnellement, le dispositif primaire comprend un tube de corindon, un élément de chauffage manchonné sur le tube de corindon, un élément d'isolation thermique manchonné sur l'élément de chauffage et un système de circulation d'eau de refroidissement manchonné sur l'élément d'isolation thermique.

Optionnellement, le dispositif primaire est divisé de haut en bas en une zone de température supérieure, une zone de température intermédiaire et une zone de température inférieure ; et la température de chaque zone de température est commandée lors du procédé de préparation du nanomatériau de carbone. Optionnellement, le sous-système de conditonnement comprend un compresseur vertical et une machine de conditionnement de bloc. Optionnellement, le système de production automatique d'un nanomatériau de carbone comprend en outre une micro-pompe et un débitmètre de gaz, dans lequel la micro-pompe est utilisée pour réguler des écoulements de liquide dans le matériau brut du nanomatériau de carbone et le catalyseur, et le débitmètre de gaz est utilisé pour réguler des flux de gaz dans le matériau brut du nanomatériau de carbone et le catalyseur.

Optionnellement, le compartiment de purification est pourvu d'un connecteur de pompe à vide, et le compartiment de purification est connecté à une pompe à vide par l'intermédiaire d'une bride du connecteur de pompe à vide. Optionnellement, le système de production automatique d'un nanomatériau de carbone comprend en outre un collecteur de poussière à cyclone et un premier réservoir d'eau, dans lequel le compartiment de purification comporte en outre un premier évent, le premier évent est connecté à une extrémité d'entrée du collecteur de poussière à cyclone, et une extrémité de sortie du collecteur depoussière à cyclone est connectée au premier réservoir d'eau par l'intermédiaire d'un tuyau.

Optionnellement, le système de production automatique d'un nanomatériau de carbone comprend en outre un deuxième réservoir d'eau, dans lequel le compartiment de remplacement comporte un deuxième évent, et le deuxième évent est connecté au deuxième réservoir d'eau par l'intermédiaire d'un tuyau.

Optionnellement, le système de production automatique d'un nanomatériau de carbone comprend en outre un troisième réservoir d'eau, dans lequel le compartiment de stockage comporte un troisième évent, et le troisième évent est connecté au troisième réservoir d'eau par l'intermédiaire d'un tuyau. Optionnellement, le tuyau qui relie le compartiment de purification au collecteur de poussière à cyclone est équipé d'une première soupape.

Optionnellement, le tuyau qui relie le compartiment de purification au compartiment de remplacement est équipé d'une deuxième soupape.

Optionnellement, le tuyau qui relie le compartiment de remplacement au tuyau de distribution primaire est équipé d'une troisième soupape.

Optionnellement, un système de soufflage hélicoïdal de gaz à haute pression est disposé dans le dispositif primaire, et est utilisé pour balayer l'intérieur du dispositif primaire.

Optionnellement, un système de soufflage hélicoïdal de gaz à haute pression est disposé dans le compartiment de purification, et est utilisé pour balayer l'intérieur du compartiment de purification.

Un procédé de production automatique d'un nanomatériau de carbone est décrit, dans lequel le procédé est appliqué à un système de production automatique d'un nanomatériau de carbone, le système comprenant un pulvérisateur, un dispositif primaire, un compartiment de transition, un compartiment de purification, un compartiment de remplacement, un tuyau de distribution primaire,

un compartiment de stockage, un tuyau de distribution secondaire, un compresseur vertical et une machine de conditionnement de bloc; et le procédé comprenant les étapes suivantes: remplacer l'air dans le compartiment de purification et le dispositif primaire par 5 un gaz inerte en utilisant une pompe à vide; réguler une température de four du dispositif primaire; ajouter un matériau brut du nanomatériau de carbone et un catalyseur dans le pulvérisateur suivant un rapport préétabli; introduire, par le pulvérisateur, le matériau brut du nanomatériau de carbone et le catalyseur dans le dispositif primaire; commander la température du dispositif primaire de telle sorte que le nanomatériau de carbone soit préparé dans le dispositif primaire; le nanomatériau de carbone passe de façon séquentielle à travers le compartiment de transition et le compartiment de purification, et entre dans le compartiment de remplacement; distribuer le nanomatériau de carbone présent dans le compartiment de remplacement dans le compartiment de stockage par l'intermédiaire du tuyau de distribution primaire; distribuer, par l'intermédiaire du tuyau de distribution secondaire, le nanomatériau de carbone présent dans le compartiment de stockage dans le compresseur vertical d'un sous-système de conditionnement afin qu'il y soit comprimé; et le nanomatériau de carbone compacté par le compresseur vertical entre dans la machine de conditionnement pour y être encapsulé et conditionné.

Selon des modes de réalisation spécifiques présentés par la présente invention, la présente invention divulgue les effets techniques suivants: le système de production automatique d'un nanomatériau de carbone décrit dans la présenteinvention comprend un pulvérisateur, un dispositif primaire, un compartiment de transition, un compartiment de purification, un compartiment de remplacement, un tuyau de distribution primaire, un compartiment de stockage, un tuyau de distribution secondaire et un sous-système de conditionnement; un matériau brut du nanomatériau de carbone et un catalyseur entrent dans le dispositif primaire à travers le pulvérisateur afin de préparer le nanomatériau de carbone; le nanomatériau de carbone préparé entre dans le compartiment de purification; le compartiment de purification est pourvu d'un port de soufflage de gaz à haute pression; un gaz inerte entre dans le compartiment de purification à travers le port de soufflage de gaz à haute pression, et souffle le nanomatériau de carbone présent dans le compartiment de purification dans le compartiment de remplacement; dans le compartiment de remplacement, un gaz porté par le nanomatériau de carbone est remplacé par le gaz inerte; le tuyau de distribution primaire distribue le nanomatériau de carbone présent dans le compartiment de remplacement dans le compartiment de stockage, et le tuyau de distribution secondaire distribue le nanomatériau de carbone présent dans le compartiment de stockage au sous-système de conditionnement afin qu'il y soit compacté, conditionné et encapsulé.

La présente invention réalise une intégration, une automatisation et une continuité de la production, de la décharge et du conditionnement automatiques du nanomatériau de carbone.

Brève description des figures Pour décrire plus clairement les solutions techniques des modes de réalisation de la présente invention ou de la technique antérieure, ce qui suit introduit brièvement les dessins annexés nécessaires pour décrire les modes de réalisation.

Manifestement, les dessins joints à la description qui suit montrent simplement plusieurs modes de réalisation de la présente invention, et l'hommedu métier peut encore dériver d'autres dessins à partir de ces dessins annexés sans efforts créatifs.

La Figure 1 est un diagramme structurel schématique d'un système de production automatique d'un nanomatériau de carbone selon un mode de réalisation de la présente invention; et la Figure 2 est un organigramme d'un procédé de production automatique d'un nanomatériau de carbone selon un mode de réalisation de la présente invention.

Description détaillée de modes de réalisation de l’invention

Ce qui suit décrit clairement et complètement les solutions techniques dans les modes de réalisation de la présente invention en se référant aux dessins annexés aux modes de réalisation de la présente invention.

Manifestement, les modes de réalisation décrits constituent seulement une partie et pas la totalité des modes de réalisation de la présente invention.

Tous les autres modes de réalisation obtenus par un homme du métier sur la base des modes de réalisation de la présente invention sans efforts créatifs tomberont à l'intérieur de la portée de protection de la présente invention.

Un objectif de la présente invention consiste à fournir un système et un procédé de production automatique d'un nanomatériau de carbone, qui est capable de réaliser une intégration, une automatisation et une continuité de la production, de la décharge et du conditionnement du nanomatériau de carbone.

Pour rendre l'objectif, les caractéristiques et les avantages de la présente invention plus clairs et plus compréhensibles, la présente invention est en outre décrite en détail ci-dessous en se référant aux dessins joints ainsi qu'à des modes de réalisation spécifiques.

Comme cela est montré dans la Figure 1, le système de production automatique d'un nanomatériau de carbone décrit dans la présente invention comprend un pulvérisateur 1, un dispositif primaire 3, un compartiment de transition 4, uncompartiment de purification 7, un compartiment de remplacement 10, un tuyau de distribution primaire 11, un compartiment de stockage 12, un tuyau de distribution secondaire 14 et une machine de conditionnement sous vide 15. Une extrémité de sortie du pulvérisateur 1 est connectée à un port d'alimentation au sommet du dispositif primaire 3. Un port de décharge au pied du dispositif primaire 3 est connecté à un port d'alimentation au sommet du compartiment de transition 4. Un port de décharge au pied du compartiment de transition 4 est connecté à un port d'alimentation du compartiment de purification 7. Un port de décharge du compartiment de purification 7 est connecté à un port d'alimentation du compartiment de remplacement 10 par l'intermédiaire d'une bride souple 8. Un port de décharge du compartiment de remplacement 10 est connecté à une première extrémité du tuyau de distribution primaire 11, et l'autre extrémité du tuyau de distribution primaire 11 est connectée à un port d'alimentation du compartiment de stockage 12. Un port de décharge du compartiment de stockage 12 est connecté à une première extrémité du tuyau de distribution secondaire 14, et l'autre extrémité du tuyau de distribution secondaire 14 est connectée à un port d'alimentation du sous-système de conditionnement.

Après avoir été mélangés conformément à un certain rapport, un matériau brut du nanomatériau de carbone et un catalyseur entrent dans le dispositif primaire 3 à travers le pulvérisateur 1 afin de préparer le nanomatériau de carbone.

A cet instant, la température du dispositif primaire 3 est commandée, afin d'accomplir la préparation du nanomatériau de carbone.

Le nanomatériau de carbone préparé entre dans le compartiment de purification 7 à travers le port de décharge situé au pied.

Dans le compartiment de purification, une séparation gaz - solide du nanomatériau de carbone est accomplie suivant une différence de force centrifuge générée par une différence de densité entre les phasesgazeuse et solide, et le nanomatériau de carbone est refroidi. Le compartiment de purification 7 est pourvu d'un port de soufflage de gaz à haute pression. Un gaz inerte est injecté dans le compartiment de purification 7 à travers le port de soufflage de gaz à haute pression, et souffle le nanomatériau de carbone présent dans le compartiment de purification 7 dans le compartiment de remplacement 10. Dans le compartiment de remplacement 10, un gaz porté par le nanomatériau de carbone est remplacé par le gaz inerte. Le nanomatériau de carbone après le replacement est distribué par le tuyau de distribution primaire 11 dans le compartiment de stockage 12. Ensuite, le tuyau de distribution secondaire 14 distribue le nanomatériau de carbone au sous-système de conditionnement afin qu'il y soit encapsulé et conditionné.

Le sous-système de conditionnement peut comprendre un compresseur vertical 24 et une machine de conditionnement de bloc 15. Un port de décharge du tuyau de distribution secondaire 14 est connecté à un port d'alimentation du compresseur vertical 24, et un port de décharge du compresseur vertical 24 est connecté à un port d'alimentation de la machine de conditionnement de bloc 15. Le compresseur vertical 24 compacte le nanomatériau de carbone, et le nanomatériau de carbone compacté est distribué à la machine de conditionnement de bloc 15 afin d'y être encapsulé et conditionné.

Comme mode de réalisation de la présente invention, pour faciliter la décharge, une pluralité de ports de soufflage de gaz à haute pression est prévue, comprenant un port de soufflage de gaz à haute pression vertical 6 qui souffle du gaz verticalement, un port de soufflage de gaz à haute pression horizontal 21 qui souffle du gaz horizontalement, et un port de soufflage de gaz à haute pression incliné 5 qui souffle du gaz d'une manière inclinée dans le port de décharge du compartiment de purification 7, comme cela est montré dans la Figure 1. Comme mode de réalisation de la présente invention, le dispositif primaire 3dans le mode de réalisation ci-dessus comprend un tube de corindon, un élément de chauffage manchonné sur le tube de corindon, un élément d'isolation thermique manchonné sur l'élément de chauffage et un système de circulation d'eau de refroidissement manchonné sur l'élément d'isolation thermique.

Comme mode de réalisation de la présente invention, le dispositif primaire 3 dans le mode de réalisation ci-dessus est divisé de haut en bas en une zone de température supérieure, une zone de température intermédiaire et une zone de température inférieure; et la température de chaque zone de température est commandée lors du procédé de préparation du nanomatériau de carbone de telle sorte que la température de la zone de température intermédiaire soit supérieure à la température de la zone de température supérieure et de la zone de température inférieure.

Lors d'une étape de réduction et de décomposition, un hydrocarbure est réduit en atomes de carbone et d'hydrogène.

Lors d'une étape de formation, les grains structurels de base du nanomatériau de carbone sont générés à partir des atomes de carbone.

Lors d'une étape de croissance, les grains structurels de base du nanomatériau de carbone se développent pour devenir des trichites le long d'une direction axiale.

Cela prend de 0,01 s à 100 s pour exécuter les trois étapes.

Le produit obtenu est un nanotube de carbone linéaire qui présente une longueur de 1 um à 100 um, un diamètre de 30 nm à 200 nm, et une densité de 0,01 à 0,02. Comme mode de réalisation de la présente invention, basé sur le mode de réalisation ci-dessus, le système de production automatique d'un nanomatériau de carbone décrit dans la présente invention comprend en outre une micro-pompe et un débitmètre de gaz, la micro-pompe est utilisée pour réguler des écoulements de liquide dans le matériau brut du nanomatériau de carbone et le catalyseur, et le débitmètre de gaz est utilisé pour réguler des flux de gazdans le matériau brut du nanomatériau de carbone et le catalyseur, de manière à commander avec précision les proportions de tous les composants dans le matériau brut et le catalyseur.

Comme mode de réalisation de la présente invention, le compartiment de purification 7 dans le mode de réalisation ci-dessus est pourvu d'un connecteur de pompe à vide 22, et le compartiment de purification 7 est connecté à une pompe à vide par l'intermédiaire d'une bride du connecteur de pompe à vide 22. Etant donné que le dispositif primaire 3 est en communication avec le compartiment de purification 7, avant la préparation du nanomatériau de carbone, l'air dans le compartiment de purification 7 et le dispositif primaire 3 est remplacé par un gaz inerte en utilisant la pompe à vide.

Le gaz inerte peut être l'azote.

Comme mode de réalisation de la présente invention, basé sur le mode de réalisation ci-dessus, le système de production automatique d'un nanomatériau de carbone décrit dans la présente invention comprend en outre un collecteur de poussière à cyclone 19 et un premier réservoir d'eau 20; le compartiment de purification 7 comporte en outre un premier évent.

Le premier évent est connecté à une extrémité d'entrée du collecteur de poussière à cyclone 19 à travers le connecteur de collecteur de poussière à cyclone 23. Une extrémité de sortie du collecteur de poussière à cyclone 19 est connectée au premier réservoir d'eau 20 par l'intermédiaire d'un tuyau.

Après la collecte de poussière par le collecteur de poussière à cyclone 19 et le premier réservoir d'eau 20, une phase gazeuse séparée dans le compartiment de purification 7 est soumise à un traitement de gaz résiduaire et est déchargée.

Comme mode de réalisation de la présente invention, basé sur le mode de réalisation ci-dessus, le système de production automatique d'un nanomatériau de carbone décrit dans la présente invention comprend en outre un deuxièmeréservoir d'eau 17; le compartiment de remplacement 10 comporte un deuxième évent, et le deuxième évent est connecté au deuxième réservoir d'eau 17 par l'intermédiaire d'un tuyau.

Après la collecte de poussière par le deuxième réservoir d'eau 17, une phase gazeuse remplacée dans le compartiment de remplacement 10 est soumise à un traitement de gaz résiduaire et est déchargée.

Comme mode de réalisation de la présente invention, basé sur le mode de réalisation ci-dessus, le système de production automatique d'un nanomatériau de carbone décrit dans la présente invention comprend en outre un troisième réservoir d'eau 13; le compartiment de stockage 12 comporte un troisième évent, et le troisième évent est connecté au troisième réservoir d'eau 13 par l'intermédiaire d'un tuyau.

Comme mode de réalisation de la présente invention, basé sur le mode de réalisation ci-dessus, le tuyau qui relie le compartiment de purification 7 au Collecteur de poussière à cyclone 19 est équipé d'une première soupape 18. Comme mode de réalisation de la présente invention, basé sur le mode de réalisation ci-dessus, le tuyau qui relie le compartiment de purification 7 au compartiment de remplacement 10 est équipé d'une deuxième soupape 9. Comme mode de réalisation de la présente invention, basé sur le mode de réalisation ci-dessus, le tuyau qui relie le compartiment de remplacement 10 au tuyau de distribution primaire 11 est équipé d'une troisième soupape 16. Comme mode de réalisation de la présente invention, un système de soufflage hélicoïdal de gaz à haute pression 2 est disposé dans le dispositif primaire 3 dans le mode de réalisation ci-dessus, et est utilisé pour balayer l'intérieur du dispositif primaire 3. Le système de soufflage hélicoïdal de gaz à haute pression 2 balaie automatiquement par intermittence, résolvant de ce fait les délicats problèmes d'adhérence aux parois et de blocage du nanomatériau de carbonedans le dispositif primaire 3. Comme mode de réalisation de la présente invention, un système de soufflage hélicoïdal de gaz à haute pression est disposé dans le compartiment de purification 7 dans le mode de réalisation ci-dessus, et est utilisé pour balayer l'intérieur du compartiment de purification 7. Le système de soufflage hélicoïdal de gaz à haute pression balaie automatiquement par intermittence, résolvant de ce fait les délicats problèmes d'adhérence aux parois et de blocage du nanomatériau de carbone dans le compartiment de purification 7. La présente invention réalise une intégration, une automatisation et une continuité de la production, de la décharge et du conditionnement automatiques du nanomatériau de carbone.

En outre, le nanotube de carbone à trichites préparé dans la présente invention est un nanotube de carbone structurel linéaire, qui présente une densité extrêmement basse et qui est facile à disperser.

Le processus de formation du produit dure seulement de 0,01 s à 100 s, et le rendement de production est grandement amélioré.

En outre, une conception unique du système de production est employée, assurant ainsi une production en volume continue.

La présente invention fournit en outre un procédé de production automatique d'un nanomatériau de carbone.

Le procédé est appliqué au système de production automatique d'un nanomatériau de carbone décrit dans la présente invention.

Comme cela est montré dans la Figure 2, le procédé comprend les étapes suivantes: Etape 201: pomper l'air hors d'un compartiment de purification 7 et d'un dispositif primaire 3 en utilisant une pompe à vide.

Etape 202: injecter un gaz inerte dans le dispositif primaire 3 et le compartiment de purification 7. Etape 203: réguler une température de four du dispositif primaire 3.

Etape 204: ajouter un matériau brut du nanomatériau de carbone et un catalyseur dans un pulvérisateur 1 suivant un rapport préétabli. Etape 205: le pulvérisateur 1 introduit le matériau brut du nanomatériau de carbone et le catalyseur dans le dispositif primaire 3.

Etape 206: commander la température du dispositif primaire 3 de telle sorte que le nanomatériau de carbone soit préparé dans le dispositif primaire 3. Etape 207: le nanomatériau de carbone passe de façon séquentielle à travers un compartiment de transition 4 et un compartiment de purification 7, et entre dans un compartiment de remplacement 10.

Etape 208: distribuer le nanomatériau de carbone présent dans le compartiment de remplacement 10 dans un compartiment de stockage 12 par l'intermédiaire d'un tuyau de distribution primaire 11.

Etape 209: distribuer, par l'intermédiaire d'un tuyau de distribution secondaire 14, le nanomatériau de carbone présent dans le compartiment de stockage 12 dans un compresseur vertical d'un sous-système de conditionnement afin qu'il y soit compacté.

Etape 210: le nanomatériau de carbone compacté par le compresseur vertical entre dans une machine de conditionnement pour y être encapsulé et conditionné.

La pompe à vide connectée par l'intermédiaire d'une bride 22 d'un connecteur de pompe à vide 22 pompe l'air hors du four, et le gaz inerte est injecté pour le remplacer. La température est augmentée. Lorsque la température atteint 1200°C, du méthylbenzène, du ferrocène, du thiofuranne, de l'hydrogène et de l'argon sont pulvérisés dans le dispositif primaire 3 à travers le pulvérisateur 1 par le sommet, dans lequel le méthylbenzène, le ferrocène et le thiofuranne sont introduits dans le pulvérisateur 1 à travers une micro-pompe après avoir été préparés conformément à un certain rapport, et les quantités d'argon et d'azotesont commandées par un débitmètre de masse.

Sous l'effet du gaz, une solution mélangée de méthylbenzène, de ferrocène et de thiofuranne est atomisée et pulvérisée dans une chambre de réaction du dispositif primaire 3, pour se développer et devenir un nanotube de carbone à trichites sous un certain gradient de température.

Le nanotube de carbone à trichites généré est déposé dans le compartiment de purification 7 à travers le compartiment de transition 4. Un collecteur de poussière à cyclone 19 sépare la majeure partie de l'hydrogène mélangé dans le nanotube de carbone à trichite, et ensuite l'hydrogène est déchargé à travers un réservoir d'eau, brûlé à travers un tuyau d'échappement, et déchargé dans l'atmosphère.

Ensuite, un gaz inerte est injecté à travers un port de soufflage de gaz à haute pression afin de souffler le nanotube de carbone à trichites mélangé avec la petite quantité d'hydrogène subsistant à l'extrémité arrière du compartiment de purification 7. Sous l'effet du gaz inerte injecté à travers le port de soufflage de gaz à haute pression vertical 6, le nanotube de carbone à trichites mélangé avec l'hydrogène est distribué dans le compartiment de remplacement 10, et le gaz inerte est injecté dans le compartiment de remplacement 10 de façon continue, afin de remplacer l'hydrogène restant mélangé dans le nanotube de carbone à trichite.

En outre, le nanotube de carbone à trichites est distribué dans le compartiment de stockage 12 par l'intermédiaire du tuyau de distribution primaire 11, et est distribué par l'intermédiaire du tuyau de distribution secondaire 14 dans le système de compression vertical afin d'y être compacté.

Ensuite, le nanotube de carbone à trichites compacté est distribué dans un chargeur automatique sous vide afin d'y être encapsulé et conditionné.

Une première soupape 18 est montée entre le compartiment de purification 7 et le collecteur de poussière à cyclone 19. Un tuyau qui relie le compartiment de purification 7 au compartiment de remplacement 10 est équipé d'une deuxièmesoupape 9. Un tuyau qui relie le compartiment de remplacement 10 au tuyau de distribution primaire 11 est équipé d'une troisième soupape 16. Pendant la synthèse du nanotube de carbone à trichite, la première soupape 18 est ouverte. Une fois que la synthèse du nanotube de carbone à trichites est terminée, la deuxième soupape 9 est ouverte. Lorsque le nanotube de carbone à trichites entre dans un compartiment d'échange de gaz, la deuxième soupape 9 et la troisième soupape 16 sont fermées. Une fois que l'échange de gaz a été effectué, la troisième soupape 16 est ouverte pour la décharge, et le gaz est déchargé à travers le réservoir d'eau.

Pour assurer une décharge régulière pendant le procédé de production, le compartiment de purification 7 est pourvu de ports de soufflage de gaz à haute pression, comprenant un port de soufflage de gaz à haute pression qui présente un angle d'inclinaison de 45°, dans le but de faciliter la décharge.

Le gaz inerte dans le mode de réalisation ci-dessus peut être l'azote.

Pour garantir la sécurité du procédé de production, de l'azote est injecté de façon continue afin de garantir une atmosphère à pression positive de l'ensemble du système de compartiments de réaction.

La présente invention réalise une intégration, une automatisation et une continuité de la production, de la décharge et du conditionnement automatiques du nanomatériau de carbone. En outre, le nanotube de carbone à trichites préparé dans la présente invention est un nanotube de carbone structurel linéaire, dont la densité est extrêmement basse et qui est facile à disperser. Le processus de formation du produit dure seulement de 0,01 s à 100 s, et le rendement de production est grandement amélioré. En outre, une conception unique du système de production est employée, assurant ainsi une production en volume continue.

Chaque mode de réalisation du présent fascicule est décrit d'une manièreprogressive, chaque mode de réalisation se concentre sur la différence par rapport à d'autres modes de réalisation, et les parties identiques et similaires entre les modes de réalisation peuvent se référer l'une à l'autre.

Plusieurs exemples sont utilisés pour illustrer les principes et les procédés de mise en œuvre de la présente invention. La description des modes de réalisation est utilisée pour aider à illustrer le procédé et ses principes majeurs de la présente invention. En outre, l'homme du métier peut apporter différentes modifications en termes de modes de réalisation spécifiques et de portée de la demande conformément aux enseignements de la présente invention. En conclusion, le contenu du présent fascicule ne devra pas être interprété comme constituant une limitation de l'invention.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Système de production automatique d'un nanomatériau de carbone, comprenant un pulvérisateur, un dispositif primaire, un compartiment de transition, un compartiment de purification, un compartiment de remplacement, un tuyau de distribution primaire, un compartiment de stockage, un tuyau de distribution secondaire et un sous-système de conditionnement, dans lequel une extrémité de sortie du pulvérisateur est connectée à un port d'alimentation au sommet du dispositif primaire, un port de décharge au pied du dispositif primaire est connecté à un port d'alimentation au sommet du compartiment de transition, un port de décharge au pied du compartiment de transition est connecté à un port d'alimentation du compartiment de purification, un port de décharge du compartiment de purification est connecté à un port d'alimentation du compartiment de remplacement, un port de décharge du compartiment de remplacement est connecté à une première extrémité du tuyau de distribution primaire, l'autre extrémité du tuyau de distribution primaire est connectée à un port d'alimentation du compartiment de stockage, un port de décharge du compartiment de stockage est connecté à une première extrémité du tuyau de distribution secondaire, et l'autre extrémité du tuyau de distribution secondaire est connectée à un port d'alimentation du sous-système de conditionnement; et un matériau brut du nanomatériau de carbone et un catalyseur entrent dans le dispositif primaire à travers le pulvérisateur afin de préparer le nanomatériau de carbone; le compartiment de purification est pourvu d'un port de soufflage de gaz à haute pression, un gaz inerte entre dans le compartiment de purification à travers le port de soufflage de gaz à haute pression, et souffle le nanomatériau de carbone présent dans le compartiment de purification dans le compartiment de remplacement; et dans le compartiment de remplacement, un gaz porté par le nanomatériau de carbone est remplacé par le gaz inerte.

2. Système de production automatique d'un nanomatériau de carbone selon la revendication 1, dans lequel le dispositif primaire comprend: un tube de corindon, un élément de chauffage manchonné sur le tube de corindon, un élément d'isolation thermique manchonné sur l'élément de chauffage, et un système de circulation d'eau de refroidissement manchonné sur l'élément d'isolation thermique.

3. Système de production automatique d'un nanomatériau de carbone selon la revendication 2, dans lequel le dispositif primaire est divisé de haut en bas en une zone de température supérieure, une zone de température intermédiaire et une zone de température inférieure; et la température de chaque zone de température est commandée lors du procédé de préparation du nanomatériau de carbone.

4. Système de production automatique d'un nanomatériau de carbone selon la revendication 1, dans lequel le sous-système de conditionnement comprend un compresseur vertical et une machine de conditionnement de bloc.

5. Système de production automatique d'un nanomatériau de carbone selon la revendication 1, comprenant en outre une micro-pompe et un débitmètre de gaz, dans lequel la micro-pompe est utilisée pour réguler des écoulements de liquide dans le matériau brut du nanomatériau de carbone et le catalyseur, et le débitmètre de gaz est utilisé pour réguler des flux de gaz dans le matériau brut du nanomatériau de carbone et le catalyseur.

6. Système de production automatique d'un nanomatériau de carbone selon la revendication 1, dans lequel le compartiment de purification est pourvu d'un connecteur de pompe à vide, et le compartiment de purification est connecté à une pompe à vide par l'intermédiaire d'une bride du connecteur de pompe à vide.

7. Système de production automatique d'un nanomatériau de carbone selon larevendication 1, comprenant en outre un collecteur de poussière à cyclone et un premier réservoir d'eau, dans lequel le compartiment de purification comporte en outre un premier évent, le premier évent est connecté à une extrémité d'entrée du collecteur de poussière à cyclone, et une extrémité de sortie du collecteur de poussière à cyclone est connectée au premier réservoir d'eau par l'intermédiaire d'un tuyau.

8. Système de production automatique d'un nanomatériau de carbone selon la revendication 1, comprenant en outre un deuxième réservoir d'eau, dans lequel le compartiment de remplacement comporte un deuxième évent, et le deuxième event est connecté au deuxième réservoir d'eau par l'intermédiaire d'un tuyau.

9. Système de production automatique d'un nanomatériau de carbone selon la revendication 1, comprenant en outre un troisième réservoir d'eau, dans lequel le compartiment de stockage comporte un troisième évent, et le troisième évent est connecté au troisième réservoir d'eau par l'intermédiaire d'un tuyau.

10. Système de production automatique d'un nanomatériau de carbone selon la revendication 7, dans lequel le tuyau qui relie le compartiment de purification au collecteur de poussière à cyclone est équipé d'une première soupape.

11. Système de production automatique d'un nanomatériau de carbone selon la revendication 1, dans lequel le tuyau qui relie le compartiment de purification au compartiment de remplacement est équipé d'une deuxième soupape.

12. Le système de production automatique d'un nanomatériau de carbone selon la revendication 1, dans lequel le tuyau qui relie le compartiment de remplacement au tuyau de distribution primaire est équipé d'une troisième soupape.

13. Système de production automatique d'un nanomatériau de carbone selon la revendication 1, dans lequel un système de soufflage hélicoïdal de gaz à haute pression est disposé dans le dispositif primaire, et est utilisé pour balayerl'intérieur du dispositif primaire.

14. Système de production automatique d'un nanomatériau de carbone selon la revendication 1, dans lequel un système de soufflage hélicoïdal de gaz à haute pression est disposé dans le compartiment de purification, et est utilisé pour balayer l'intérieur du compartiment de purification.

15. Procédé de production automatique d'un nanomatériau de carbone, dans lequel le procédé est appliqué à un système de production automatique d'un nanomatériau de carbone, le système comprenant: un pulvérisateur, un dispositif primaire, un compartiment de transition, un compartiment de purification, un compartiment de remplacement, un tuyau de distribution primaire, un compartiment de stockage, un tuyau de distribution secondaire, un compresseur vertical et une machine de conditionnement de bloc; et le procédé comprenant les étapes suivantes: remplacer l'air dans le compartiment de purification et le dispositif primaire par Un gaz inerte en utilisant une pompe à vide; réguler une température de four du dispositif primaire; ajouter un matériau brut du nanomatériau de carbone et un catalyseur dans le pulvérisateur suivant un rapport préétabli; introduire, par le pulvérisateur, le matériau brut du nanomatériau de carbone et le catalyseur dans le dispositif primaire; commander la température du dispositif primaire de telle sorte que le nanomatériau de carbone soit préparé dans le dispositif primaire; le nanomatériau de carbone passe de façon séquentielle à travers le compartiment de transition et le compartiment de purification, et entre dans le compartiment de remplacement; distribuer le nanomatériau de carbone présent dans le compartiment de remplacement dans le compartiment de stockage par l'intermédiaire du tuyau dedistribution primaire;

distribuer, par l'intermédiaire du tuyau de distribution secondaire, le nanomatériau de carbone dans le compartiment de stockage dans le compresseur vertical d'un sous-système de conditionnement afin qu'il y soitcomprimé; etle nanomatériau de carbone compacté par le compresseur vertical entre dans la machine de conditionnement de bloc pour y être encapsulé et conditionné.